JP2002286639A - Time-resolved fluorescence detecting device - Google Patents

Time-resolved fluorescence detecting device

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JP2002286639A
JP2002286639A JP2001083700A JP2001083700A JP2002286639A JP 2002286639 A JP2002286639 A JP 2002286639A JP 2001083700 A JP2001083700 A JP 2001083700A JP 2001083700 A JP2001083700 A JP 2001083700A JP 2002286639 A JP2002286639 A JP 2002286639A
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JP
Japan
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time
fluorescence
excitation light
unit
exciting light
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JP2001083700A
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Japanese (ja)
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Toru Makino
徹 牧野
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a time-resolved fluorescence detecting device capable of acquiring delayed fluorescence images without scattering noise. SOLUTION: The time-resolved fluorescence detecting device is provided with an exciting light intermittent emergence part for intermittently shining a flux of exciting light with predetermined timing, an optical path for the flux of exciting light shone from the exciting light intermittent emergence part, a phase resolving part provided on the optical path for resolving the phase of the flux of exciting light, an optical system for acquiring fluorescence generated by excitation by the flux of exciting light, and a control part arranged in such a way as to connect to both the exciting light intermittent emergence part and the optical system for controlling the emergence timing and the irradiation time of the flux of exciting light by the exciting light intermittent emergence part and the acquisition timing of the fluorescence by the optical system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、時間分解蛍光測定
装置特に関する。特に、DNAチップまたはDNAマイ
クロアレイの解析に使用するのに適した時間分解蛍光画
像測定装置に関する。
The present invention relates to a time-resolved fluorescence measuring device. In particular, the present invention relates to a time-resolved fluorescence image measurement device suitable for use in analysis of a DNA chip or a DNA microarray.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年開発された時間分解蛍光分析検出器
は、標識物質に遅延蛍光物質を使用し、これに励起光を
照射することにより生じる長寿命蛍光を一定時間遅延し
て得ることにより試料の蛍光光度を選択的に測定する技
術である。例えば、特開平9−43146および特開平
5−188001は、蛍光体からの測定対象光を分離光
学により分離してその遅延蛍光を検出したり、また、励
起光束断連射出部からの断続光束をビームスプリッター
により分離して試料及びディレイラインに照射すること
によって時間分解計測を行う技術を開示している。ま
た、特開平10−267844は、励起光束断続射出部
と試料からの蛍光のみを通過させる遅延蛍光取得部と蛍
光強度を測定する光電変換部とから構成される時間分解
蛍光検出器を開示する。
2. Description of the Related Art A time-resolved fluorescence analysis detector recently developed uses a delayed fluorescent substance as a labeling substance, and obtains a long-lived fluorescent light generated by irradiating it with excitation light with a certain time delay to obtain a sample. This is a technique for selectively measuring the fluorescence intensity of light. For example, JP-A-9-43146 and JP-A-5-188001 disclose measurement target light from a phosphor by separation optics to detect the delayed fluorescence, and also measure the intermittent light beam from the excitation light beam discontinuous emission unit. A technique for performing time-resolved measurement by irradiating a sample and a delay line with separation by a beam splitter is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-267844 discloses a time-resolved fluorescence detector that includes an excitation light beam intermittent emission unit, a delayed fluorescence acquisition unit that allows only the fluorescence from the sample to pass, and a photoelectric conversion unit that measures the fluorescence intensity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の時間
分解蛍光検出を、特に、DNAチップまたはDNAマイ
クロアレイを解析する手段として利用することを提案す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention proposes to use the above-mentioned time-resolved fluorescence detection, particularly as a means for analyzing a DNA chip or a DNA microarray.

【0004】検出対象であるDNAチップまたはDNA
マイクロアレイは、微小装置から膨大な情報を得ること
が可能な装置である。DNAチップおよびDNAマイク
ロアレイの解析手段は、例えば、レーザ蛍光顕微鏡を利
用したシステムが開示されている(Nature, 346, 555-55
6, 1993)。しかしながら、このような方法を含めた従来
の解析方法は、非常に大きなアーチファクトが生じると
いう問題があり、また、蛍光物質の検出に伴う検出感度
や検出精度の不足も問題とされてきた。発明者らは、こ
れらの問題を解決する手段として時間分解蛍光検出を利
用することに着目した。
[0004] DNA chip or DNA to be detected
A microarray is a device capable of obtaining enormous information from a microdevice. As a means for analyzing a DNA chip and a DNA microarray, for example, a system using a laser fluorescence microscope has been disclosed (Nature, 346, 555-55).
6, 1993). However, the conventional analysis method including such a method has a problem that an extremely large artifact is generated, and also has a problem that the detection sensitivity and the detection accuracy associated with the detection of the fluorescent substance are insufficient. The inventors have focused on using time-resolved fluorescence detection as a means for solving these problems.

【0005】時間分解蛍光検出は、上述の通り、遅延蛍
光物質を標識物質として用いることにより、目的とする
蛍光強度を選択的に測定する手段である。しかしなが
ら、従来には、DNAチップまたはDNAマイクロアレ
イ等の微小系の測定に使用できる装置は存在せず、その
ような従来の装置を使用したのでは、十分な感度および
精度を得ることは不可能である。従って、本発明者等
は、特に、DNAチップおよびDNAマイクロアレイ等
の微量系にも利用できる高感度且つ高精度な時間分解蛍
光検出装置の開発のための研究を行った。
[0005] Time-resolved fluorescence detection is a means for selectively measuring the target fluorescence intensity by using a delayed fluorescent substance as a labeling substance, as described above. However, conventionally, there is no device that can be used for measuring a microsystem such as a DNA chip or a DNA microarray, and it is impossible to obtain sufficient sensitivity and accuracy using such a conventional device. is there. Accordingly, the present inventors have conducted research for the development of a highly sensitive and highly accurate time-resolved fluorescence detection apparatus that can be used especially for trace systems such as DNA chips and DNA microarrays.

【0006】その結果、次のような問題点が明らかとな
った。即ち、従来技術の装置で、励起光断続射出部の光
源にレーザを用いた場合、そのコヒレンシーに起因する
スペックルノイズが生じ、それにより散乱ノイズが生じ
ることが明らかとなった。従って、本発明は、以上の述
べた通り、時間分解蛍光検出をDNAチップおよびDN
Aマイクロアレイに用いることに着目し、そのように使
用する場合の問題点を見出したことに基づく。
As a result, the following problems have become apparent. In other words, it has been clarified that, when a laser is used as the light source of the intermittent excitation light emitting section in the conventional apparatus, speckle noise due to the coherence is generated, thereby generating scattering noise. Therefore, as described above, the present invention provides a time-resolved fluorescence detection method using a DNA chip and a DN.
Focusing on the use of A microarray, it is based on finding a problem in such use.

【0007】即ち、本発明の目的は、散乱ノイズのない
遅延蛍光画像を取得できる時間分解蛍光測定装置を提供
することである。特に、オリゴDNAプローブまたはc
DNAを固相化したDNAチップまたはDNAマイクロ
アレイの蛍光検出手段として提供することを目的とす
る。
[0007] That is, an object of the present invention is to provide a time-resolved fluorescence measurement apparatus capable of acquiring a delayed fluorescence image free from scattering noise. In particular, oligo DNA probes or c
An object of the present invention is to provide a fluorescence detection means for a DNA chip or DNA microarray on which DNA is immobilized.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明者は鋭意研究の結果、以下のような手段を
見出したした。即ち、時間分解蛍光検出装置であって、
励起光束を所定タイミングで断続的に照射する励起光断
続出射部と、前記励起光断続出射部から照射された励起
光束のための光路と、前記光路上に設けられた前記励起
光束の位相を解消するための位相解消部と、前記励起光
束による励起により生じる蛍光を取得するための光学系
と、および前記励起光断続出射部と前記光学系の両者に
接続して配置され、前記励起光断続出射部による励起光
束の出射タイミングおよび照射時間と、前記光学系によ
る蛍光の取得タイミングとを制御するための制御部と、
を具備する時間分解蛍光検出装置である。ここで、前記
光学系は、前記蛍光を蛍光強度画像として測定し、これ
を電気信号とする光電変換部を具備することを特徴とす
る。また、特に重要な点は、前記位相解消部が光ファイ
バーバンドルであることである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventor has found the following means as a result of earnest studies. That is, a time-resolved fluorescence detection device,
An excitation light intermittent emission unit that intermittently emits an excitation light beam at a predetermined timing, an optical path for the excitation light beam emitted from the excitation light intermittent emission unit, and a phase of the excitation light beam provided on the optical path. And an optical system for acquiring fluorescence generated by excitation by the excitation light beam, and the excitation light intermittent emission unit disposed and connected to both the excitation light intermittent emission unit and the optical system. A control unit for controlling the emission timing and irradiation time of the excitation light beam by the unit, and the acquisition timing of the fluorescence by the optical system,
It is a time-resolved fluorescence detection device comprising: Here, the optical system includes a photoelectric conversion unit that measures the fluorescence as a fluorescence intensity image and uses the measured fluorescence as an electric signal. What is particularly important is that the phase eliminating unit is an optical fiber bundle.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の装置について説明
する。ここでは、DNAチップまたはDNAマイクロア
レイにおける蛍光を検出するための装置として、本発明
の時間分解蛍光測定装置の好ましい形態の例を示す。本
発明の装置は、微小装置であるDNAチップまたはDN
Aマイクロアレイに対して特に有益であるが、しかしな
がら、検出の対象は、これらの微小装置に限定するもの
ではなく、広く他の検出対象に対しても同様に顕著な効
果を示すであろう。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The apparatus of the present invention will be described below. Here, a preferred embodiment of the time-resolved fluorescence measuring apparatus of the present invention is shown as an apparatus for detecting fluorescence in a DNA chip or a DNA microarray. The device of the present invention is a DNA chip or DN which is a micro device.
Particularly useful for A microarrays, however, the targets of detection are not limited to these microdevices, but will also show significant effects on a wide range of other targets as well.

【0010】[時間分解蛍光測定装置]図1に本発明の
時間分解蛍光測定装置の好ましい例を示す。本装置の励
起光断続出射部は実質的に連続点灯することが可能な光
源が好ましく、特に、パルスレーザ1が好ましく使用で
きる。パルスレーザ9は、短パルス幅でジッターが少な
く、更に、高出力が確保できるもので、例えば、Nd:
YAG/YLFレーザ、Nd:KGWレーザ、Nd:ガ
ラスレーザ、窒素/色素レーザ、色素レーザ、波長可変
固体レーザ等が用いられる。
[Time-Resolved Fluorescence Measurement Apparatus] FIG. 1 shows a preferred example of the time-resolved fluorescence measurement apparatus of the present invention. The intermittent emission part of the excitation light of the present apparatus is preferably a light source capable of substantially continuous lighting, and in particular, the pulse laser 1 can be preferably used. The pulse laser 9 has a short pulse width, a small amount of jitter and a high output. For example, Nd:
A YAG / YLF laser, Nd: KGW laser, Nd: glass laser, nitrogen / dye laser, dye laser, tunable solid-state laser and the like are used.

【0011】本装置の光路は、光ファイバーを使用する
ことが好ましい。パルスレーザ1には、コリメーターレ
ンズユニット2が接続され、これにライトガイド用光フ
ァイバー3が結合される(図1)。更に、ライトガイド
用光ファイバー3は、後述する位相解消部4に接続さ
れ、更に、ライトガイド用光ファイバー5を経て光源切
り替え部に繋がる(図1)。
The optical path of the apparatus preferably uses an optical fiber. A collimator lens unit 2 is connected to the pulse laser 1, and a light guide optical fiber 3 is coupled to the collimator lens unit 2 (FIG. 1). Further, the light guide optical fiber 3 is connected to a phase canceling unit 4 described later, and further connected to a light source switching unit via the light guide optical fiber 5 (FIG. 1).

【0012】ライトガイド用光ファイバー3および5
は、一般的に使用される光ファイバーでよく、またその
太さは、直径0.5μmから100μmでよく、所望に
応じて変更することが可能である。また、ライトガイド
用光ファイバー3および5は、等しい光ファイバーであ
ってもでも異なる光ファイバーであってもよい。
Light guide optical fibers 3 and 5
May be a commonly used optical fiber, and its thickness may be 0.5 μm to 100 μm in diameter, and can be changed as desired. Further, the light guide optical fibers 3 and 5 may be the same optical fiber or different optical fibers.

【0013】ライトガイド用光ファイバー5は、リレー
レンズユニット6によって光源切り替え部8に接続され
る。光源切り替え部8は、水銀ランプまたはキセノンラ
ンプ7の何れかに切り替えることが可能であるように設
計される。
The light guide optical fiber 5 is connected to a light source switching section 8 by a relay lens unit 6. The light source switching unit 8 is designed to be able to switch to either a mercury lamp or a xenon lamp 7.

【0014】本装置の光学系には、後述する光学ユニッ
ト10とこれに取り付けた蛍光検出用のCCDカメラ9
を使用する(図1)。試料11からの蛍光は、光学ユニ
ット10に内蔵される対物レンズを経てCCDカメラ9
に導入される(図1)。CCDカメラは、前記蛍光を蛍
光強度画像として測定し、測定されたデータは光電変換
部により電気信号に変換される。
The optical system of the apparatus includes an optical unit 10 described below and a CCD camera 9 attached to the optical unit 10 for detecting fluorescence.
(FIG. 1). The fluorescence from the sample 11 passes through the objective lens built in the optical unit 10 and passes through the CCD camera 9.
(FIG. 1). The CCD camera measures the fluorescence as a fluorescence intensity image, and the measured data is converted into an electric signal by a photoelectric conversion unit.

【0015】本発明の制御部は、遅延回路12、タイミ
ング発生部13、および演算・表示部14とからなる。
この制御部により、CCDカメラ9による画像取得の動
作タイミングと、パルスレーザ1の発光タイミングおよ
び発光時間は制御される。好ましい動作タイミングにつ
いては後で詳しく述べる。パルスレーザ1のパルスは、
光源の実質的な点滅および連続点灯により発生する。光
学系は、パルス照射から一定時間遅延して得られる蛍光
を取得する。このような動作タイミングの制御を前記制
御部が実施する。
The control section of the present invention comprises a delay circuit 12, a timing generation section 13, and an operation / display section 14.
The control section controls the operation timing of image acquisition by the CCD camera 9 and the light emission timing and light emission time of the pulse laser 1. The preferred operation timing will be described later in detail. The pulse of the pulse laser 1 is
It is caused by substantial blinking and continuous lighting of the light source. The optical system acquires fluorescence obtained after a certain time delay from pulse irradiation. Such control of the operation timing is performed by the control unit.

【0016】演算・表示部14は、演算部および表示部
を具備し、必要な動作タイミングのプログラムに従って
指示を出したり、また、結果等の画像を表示することが
可能である。遅延回路12は、演算部から指示された遅
延量、即ち、遅延時間に基づいてパルス出力を遅延す
る。遅延回路12の遅延信号と演算部からの指示によ
り、タイミング発生部13は、前記励起光断続部の光束
通過タイミングによって一定時間遅延して得られる蛍光
を、機械的チョッパーによって通過させるように制御さ
れている。
The operation / display unit 14 includes an operation unit and a display unit, and can issue an instruction according to a program of a necessary operation timing, and can display an image such as a result. The delay circuit 12 delays the pulse output based on the delay amount specified by the operation unit, that is, the delay time. In accordance with the delay signal of the delay circuit 12 and the instruction from the calculation unit, the timing generation unit 13 is controlled so that the fluorescence obtained by delaying a predetermined time by the light beam passage timing of the excitation light interrupting unit is passed by a mechanical chopper. ing.

【0017】[位相解消部]位相解消部は、例えば、図
3に示すような光ファイバーバンドルを使用することが
可能である。図3中には、夫々の好ましい寸法の1例を
示すが、これらの数値はmm単位で示す。
[Phase Elimination Unit] For the phase elimination unit, for example, an optical fiber bundle as shown in FIG. 3 can be used. FIG. 3 shows an example of each preferable dimension, and these numerical values are shown in units of mm.

【0018】本発明で使用可能な光ファイバーバンドル
は、夫々長さの異なる複数の光ファイバー26を組み合
わせて集合体とすることにより構成することが可能であ
る。バンドル部分26に具備される光ファイバーは、収
束部25で収束され、接続部24を介して、本装置のラ
イトガイド用光ファイバーに接続される。
The optical fiber bundle that can be used in the present invention can be constituted by combining a plurality of optical fibers 26 having different lengths into an aggregate. The optical fiber provided in the bundle part 26 is converged by the converging part 25 and connected to the light guide optical fiber of the present apparatus via the connecting part 24.

【0019】また、バンドル部分のファイバーが紫外領
域までを対象とする場合には、該ファイバー材質は石英
であることが望ましい。しかしながら、これに限られる
ものではなく、一般的に光ファイバーとして使用される
何れの材質からなってもよい。また、ファイバーの夫々
の長さは、基本ファイバーの長さプラス7〜15mmず
つ延長することにより多様化する。また、基本ファイバ
ーの長さは、用いるパルスレーザの発光波長に依存して
変更することが可能である。このように複数の長さの異
なるファイバーを集合した光ファイバーバンドルを使用
することにより、コヒレンシーによるスペックルノイズ
を最低限に抑えることが可能となる。それにより高感度
且つ高精度で蛍光を検出することが可能である。
When the fiber in the bundle portion covers the ultraviolet region, it is preferable that the material of the fiber is quartz. However, the material is not limited to this, and may be made of any material generally used as an optical fiber. The length of each fiber is diversified by extending the length of the basic fiber plus 7 to 15 mm. The length of the basic fiber can be changed depending on the emission wavelength of the pulse laser used. By using an optical fiber bundle in which a plurality of fibers having different lengths are collected in this manner, it is possible to minimize speckle noise due to coherency. Thereby, fluorescence can be detected with high sensitivity and high accuracy.

【0020】また、本発明の装置で使用される光ファイ
バーバンドルに含まれるファイバーの数は、約1〜50
0本が好ましく、実用的には20から200本が好まし
く、特に約100本がより好ましい。また、バンドル2
6を構成する1光ファイバーの太さは、0.5μmから
100μmでよく、10μmから50μmが好ましい。
The number of fibers included in the optical fiber bundle used in the apparatus of the present invention is about 1 to 50.
0 is preferable, 20 to 200 is practically preferable, and about 100 is particularly preferable. Bundle 2
The thickness of one optical fiber constituting 6 may be from 0.5 μm to 100 μm, and is preferably from 10 μm to 50 μm.

【0021】[光学系]本装置に使用できるCCDカメ
ラは、蛍光画像が得られるものであればどのようなもの
でもよい。
[Optical System] The CCD camera that can be used in the present apparatus may be any camera that can obtain a fluorescent image.

【0022】更に、本発明で使用することが可能な光学
系の例を図2に示す。光源切り替えミラー17は、通
常、実線で示された位置の状態1で光束を照射してい
る。所望に応じて該光源切り替えミラーを、破線で示す
状態2にした場合には、リレーレンズを通して、パルス
レーザ光がダイクロイックミラー18で反射後対物レン
ズ23を経て試料に照射される。この場合、ダイクロイ
ックミラー18の以前では光源は単色のレーザ光である
ため、波長選択用フェイルターは必要としない。試料1
1から生じた蛍光は、再び対物レンズ23を経てダイク
ロイックミラー18を透過し、更に、蛍光選択用フィル
ター22、結像レンズ21および中間変倍レンズ20を
透過した後でCCDカメラにより画像として結像され
る。
FIG. 2 shows an example of an optical system that can be used in the present invention. The light source switching mirror 17 normally emits a light beam in the state 1 at a position indicated by a solid line. When the light source switching mirror is set to the state 2 indicated by a broken line as desired, the sample is irradiated with the pulse laser light through the relay lens, reflected by the dichroic mirror 18, and passed through the objective lens 23. In this case, since the light source is monochromatic laser light before the dichroic mirror 18, a wavelength selecting filter is not required. Sample 1
The fluorescence generated from 1 passes through the dichroic mirror 18 again through the objective lens 23, further passes through the fluorescence selection filter 22, the imaging lens 21, and the intermediate zoom lens 20, and then forms an image as an image by the CCD camera. Is done.

【0023】中間変倍レンズは、試料11の照明範囲お
よびCCDカメラでの撮像範囲によって決定するこがで
きる。
The intermediate zoom lens can be determined by the illumination range of the sample 11 and the imaging range of the CCD camera.

【0024】照明範囲は、視野数を22とすると、対物
レンズの倍率moが、 視野範囲=視野数/mo=22/4=5.5(mo=4
のとき) であり、また、撮像範囲は、視野数を22とすると、中
間変倍倍率mcが、 撮像範囲=視野数×mc=22×0.5=11(mc=
0.5のとき) となり、直径5.5mmの範囲が直径11mmの範囲と
してCCDカメラに結像される。使用するCCFカメラ
の撮像素子サイズに合わせて中間変倍倍率を決めること
が可能である。
Assuming that the number of visual fields is 22, the magnification mo of the objective lens is as follows: visual field range = number of visual fields / mo = 22/4 = 5.5 (mo = 4)
When the number of fields of view is 22, the intermediate magnification ratio mc is as follows: imaging range = number of fields × mc = 22 × 0.5 = 11 (mc =
0.5) and an image of 5.5 mm in diameter is formed as an area of 11 mm in diameter on the CCD camera. It is possible to determine the intermediate magnification ratio according to the size of the image sensor of the CCF camera to be used.

【0025】[動作タイミング]続いて、図1で示され
る装置を用いて実施される時間分解蛍光測定の動作タイ
ミングについて説明する。先ず最初に、パルスレーザ1
の発光タイミング、遅延回路12による遅延タイミン
グ、およびCCDカメラ9による画像取得のタイミング
について、図4に示すタイミングチャートを用いて説明
する。図4に示すように、パルスレーザ1からのレーザ
光は、発光時間tの間で照射される(図4上段チャー
ト)。このパルスレーザの発光が終了した点27に同期
して、遅延回路12が遅延時間τdを生じる(図4中段
チャート)。更に、この遅延時間τd後の点28と同期
してタイミング発生部13は積算時間τiを発生する
(図4下段チャート)。この積算時間τiの期間だけ、
CCDカメラ9は、目的とする画像を取得する。
[Operation Timing] Next, the operation timing of the time-resolved fluorescence measurement performed using the apparatus shown in FIG. 1 will be described. First, pulse laser 1
The light emission timing, the delay timing by the delay circuit 12, and the image acquisition timing by the CCD camera 9 will be described with reference to a timing chart shown in FIG. As shown in FIG. 4, the laser light from the pulse laser 1 is irradiated during the light emission time t (the upper chart in FIG. 4). The delay circuit 12 generates a delay time τd in synchronization with the point 27 at which the emission of the pulse laser ends (the middle chart in FIG. 4). Further, the timing generator 13 generates an integration time τi in synchronization with the point 28 after the delay time τd (lower chart in FIG. 4). Only during this integration time τi,
The CCD camera 9 acquires a target image.

【0026】また、このとき、発光時間t、遅延時間τ
dおよび積算時間τiは以下の条件を満たす。即ち; t<τd<τi である。一般的に、パルスレーザの発光時間tナノ秒は
1〜5ナノ秒(nsec)であり、一方、遅延蛍光物質の
蛍光寿命は1μ秒から500μ秒(μsec)である。従
って、遅延時間τdは1μ秒から100μ秒であり、積
算時間は10μ秒から500μ秒の範囲にある。また、
図4に示す夫々の間隔、即ち、パルスレーザの発光間隔
(即ち、パルスの幅)、2の遅延時間の間隔、および2
の積算時間の間隔は、 tl>τdl>τil の関係にある。上述の通りの本発明の好ましい形態のよ
うに、CCDカメラを使用して蛍光画像を取得する場合
には、ビデオレートの限界を考慮して、tlが30Hz
以下となることが望ましい。しかしながら、本発明はこ
れに限られるものではなく、使用する遅延蛍光物質や測
定する試料等の特性に応じて、各々の条件を変更するこ
とが可能である。
At this time, the light emission time t, the delay time τ
d and the integration time τi satisfy the following conditions. That is, t <τd <τi. Generally, the emission time t nanoseconds of the pulse laser is 1 to 5 nanoseconds (nsec), while the fluorescence lifetime of the delayed fluorescent substance is 1 μs to 500 μs (μsec). Therefore, the delay time τd is 1 μsec to 100 μsec, and the integration time is in the range of 10 μsec to 500 μsec. Also,
Each interval shown in FIG. 4, that is, the emission interval of the pulse laser (that is, the pulse width), the interval of two delay times, and
Have the following relationship: tl>τdl> τil. When acquiring a fluorescent image using a CCD camera as in the preferred embodiment of the present invention as described above, tl is set to 30 Hz in consideration of the video rate limit.
It is desirable that: However, the present invention is not limited to this, and each condition can be changed according to the properties of the delayed fluorescent substance used, the sample to be measured, and the like.

【0027】[画像取得]次に図3および1を用いて、
画像取得について説明する。CCDカメラ9は、前記積
算時間τiの間だけ画像を取得する。このとき、試料か
ら生じた蛍光は、対物レンズ23を通過し、所望のフィ
ルター22、結像レンズ21および中間変倍レンズ20
を経て、CCDカメラ9に到達する(図3)。CCDカ
メラ9は、取得した蛍光を積算し、積算されたデータは
演算・表示部14に送達され(図1)、結果として表示
部に表示される。
[Image Acquisition] Next, referring to FIGS.
Image acquisition will be described. The CCD camera 9 acquires an image only during the integration time τi. At this time, the fluorescent light generated from the sample passes through the objective lens 23, and passes through the desired filter 22, the imaging lens 21, and the intermediate variable power lens 20.
And reaches the CCD camera 9 (FIG. 3). The CCD camera 9 integrates the acquired fluorescence, and the integrated data is transmitted to the calculation / display unit 14 (FIG. 1), and is displayed on the display unit as a result.

【0028】[遅延蛍光物質]本発明の装置と合わせて
使用することが可能な遅延蛍光物質は、一般的に使用さ
れる何れの遅延蛍光物質を使用することが可能である。
例えば、アミノ基またはリン酸基と反応する官能基、お
よびランタノイドイオンと錯体を形成する官能基を分子
内に併せ持つ物質が含まれる。
[Delayed Fluorescent Substance] As the delayed fluorescent substance which can be used in combination with the apparatus of the present invention, any commonly used delayed fluorescent substance can be used.
For example, a substance having a functional group that reacts with an amino group or a phosphate group and a functional group that forms a complex with a lanthanoid ion in a molecule is included.

【0029】[応用]好ましい本発明の形態について説
明したが、本発明はこれらの例に限られるものではな
く、種々の変更を行うことが可能である。例えば、上述
の例では、CCDカメラを使用して、試料から得られた
蛍光を積算しイメージングすることによりデータを画像
として得る例を示したが、画像としてデータを得る代わ
りに、試料をスキャニングすることにより蛍光強度を得
ることも可能である。また、得られた蛍光強度を、フォ
トマルチプライヤー等の光電変換部により電圧信号に変
換してもよい。また、パルスレーザの周波数、および該
パルス幅を変更することによってスキャニングに適切な
条件を設定することも可能である。
[Application] Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described example, an example has been described in which data is obtained as an image by integrating and imaging fluorescence obtained from a sample using a CCD camera, but instead of obtaining data as an image, a sample is scanned. This makes it possible to obtain the fluorescence intensity. Further, the obtained fluorescence intensity may be converted into a voltage signal by a photoelectric conversion unit such as a photomultiplier. It is also possible to set appropriate conditions for scanning by changing the frequency of the pulse laser and the pulse width.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の時間分解蛍光測定装置を用いる
ことにより、コヒレンシーに起因するスペックルノイズ
を最小限に抑えることが可能であり、それにより散乱ノ
イズのない遅延蛍光画像を取得することが可能である。
その結果、本装置は、高感度且つ高精度な蛍光分析手段
を提供することが可能である。特に、本発明の装置が提
供されたことにより、初めて、時間分解蛍光測定をDN
AチップおよびDNAマイクロアレイ等に利用すること
が可能になった。これにより、目的とする蛍光強度を選
択的に測定することが可能となり、従来に比較して、D
NAチップおよびDNAマイクロアレイ等を高感度且つ
高精度で解析を行うことが可能になった。即ち、細胞を
含む測定系における自家蛍光の影響を最小限に抑制し、
選択的に標的DNAからの蛍光を検出することが可能と
なる。また、試験におけるアーチファクトを最小限に抑
えることも可能である。
By using the time-resolved fluorescence measuring apparatus of the present invention, it is possible to minimize speckle noise caused by coherency, thereby obtaining a delayed fluorescence image without scattering noise. It is possible.
As a result, the present apparatus can provide highly sensitive and accurate fluorescence analysis means. In particular, for the first time with the provision of the device according to the invention, it is
It can be used for A chips and DNA microarrays. As a result, it becomes possible to selectively measure the target fluorescence intensity, and D
It has become possible to analyze NA chips and DNA microarrays with high sensitivity and high accuracy. That is, to minimize the effect of autofluorescence in the measurement system containing cells,
It becomes possible to selectively detect the fluorescence from the target DNA. It is also possible to minimize artifacts in the test.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の時間分解蛍光測定装置の好ましい例を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a preferred example of a time-resolved fluorescence measuring device of the present invention.

【図2】本発明の装置に使用される光学系の好ましい例
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a preferred example of an optical system used in the apparatus of the present invention.

【図3】本発明の装置に使用される光ファイバーバンド
ルの好ましい例を示す図。
FIG. 3 is a view showing a preferred example of an optical fiber bundle used in the apparatus of the present invention.

【図4】パルスレーザ発光、遅延および画像取得のタイ
ミングを示すチャートを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a chart showing pulse laser emission, delay, and timing of image acquisition.

【符号の説明】 1.パルスレーザ 2.コリメータレンズ 3.ラ
イトガイド用光ファイバー 4.光ファイバーバンド
ル 5.ライトガイド用光ファイバー 6.リレー
レンズ 7.試薬観察用ランプ 8.光源切り替え
部 9.CCDカメラ 10.光学ユニット 1
1.試料 12.遅延回路 13.タイミング発生
部 14.演算・表示部 17.光源切り替えミラ
ー 18.ダイクロイックミラー 19.リレーレ
ンズ 20.中間変倍レンズ 21.結像レンズ 22.フィルター 23.対物
レンズ 24.収束部 25.接続部 26.バンドル 27.パルスレー
ザ発光終了点 28.遅延時間終了点
[Explanation of Codes] Pulse laser 2. 2. Collimator lens 3. Optical fiber for light guide Optical fiber bundle 5. Optical fiber for light guide 6. Relay lens 7. 7. Reagent observation lamp Light source switching unit 9. CCD camera 10. Optical unit 1
1. Sample 12. Delay circuit 13. Timing generator 14. Calculation / display section 17. Light source switching mirror 18. Dichroic mirror 19. Relay lens 20. Intermediate zoom lens 21. Imaging lens 22. Filter 23. Objective lens 24. Convergent unit 25. Connection part 26. Bundle 27. End point of pulsed laser emission 28. Delay time end point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 AA03 BA16 EA01 FA03 GA06 GA07 GA08 GB18 GB19 GB21 HA01 HA05 HA09 HA12 JA02 KA02 KA03 KA08 KA09 LA02 LA03 MA04 NA01 NA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G043 AA03 BA16 EA01 FA03 GA06 GA07 GA08 GB18 GB19 GB21 HA01 HA05 HA09 HA12 JA02 KA02 KA03 KA08 KA09 LA02 LA03 MA04 NA01 NA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 時間分解蛍光検出装置であって、 励起光束を所定タイミングで断続的に照射する励起光断
続出射部と、 前記励起光断続出射部から照射された励起光束のための
光路と、 前記光路上に設けられた前記励起光束の位相を解消する
ための位相解消部と、 前記励起光束による励起により生じる蛍光を取得するた
めの光学系と、および前記励起光断続出射部と前記光学
系の両者に接続して配置され、前記励起光断続出射部に
よる励起光束の出射タイミングおよび照射時間と、前記
光学系による蛍光の取得タイミングとを制御するための
制御部と、を具備する時間分解蛍光検出装置。
1. A time-resolved fluorescence detection device, comprising: an excitation light intermittent emission unit that emits an excitation light beam intermittently at a predetermined timing; an optical path for an excitation light beam emitted from the excitation light intermittent emission unit; A phase canceling unit provided on the optical path for canceling the phase of the excitation light beam, an optical system for acquiring fluorescence generated by excitation by the excitation light beam, and the excitation light intermittent emission unit and the optical system A time-resolved fluorescent light, comprising: a control unit configured to control an emission timing and an irradiation time of an excitation light beam by the excitation light intermittent emission unit, and a fluorescence acquisition timing by the optical system. Detection device.
【請求項2】 請求項1に記載の時間分解蛍光検出装置
であって、 前記光学系は、前記蛍光を蛍光強度画像として測定し、
これを電気信号とする光電変換部を具備することを特徴
とする時間分解蛍光検出装置。
2. The time-resolved fluorescence detection device according to claim 1, wherein the optical system measures the fluorescence as a fluorescence intensity image,
A time-resolved fluorescence detection device comprising a photoelectric conversion unit that converts the electric signal into an electric signal.
【請求項3】 請求項1または2の何れか1項に記載の
時間分解蛍光検出装置であって、位相解消部が光ファイ
バーバンドルであることを特徴とする時間分析蛍光検出
装置。
3. The time-resolved fluorescence detection device according to claim 1, wherein the phase eliminating unit is an optical fiber bundle.
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